Development of functionally graded aluminum matrix composite materials for defense industry applications
Savunma sanayii uygulamaları için fonksiyonel dereceli alüminyum matriksli kompozit malzemelerin geliştirilmesi
- Tez No: 595309
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KALKANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Defense and Defense Technologies, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Fonksiyonel dereceli malzemeler (FDM) tüm malzeme boyunca kademeli yapı ve kompozisyon değişimine sahip olan ileri kompozit malzemelerdir ve yapının değiştirilmesi ile birçok farklı özellikler yakalanabilir. Bundan dolayı, birçok uygulama alanına sahiptirler. Bu çalışma savunma sanayi uygulamaları için fonksiyonel dereceli alüminyum matriksli kompozit malzmelerin geliştirilmesini amaçlamaktadır. İlk olarak, alümina (Al2O3) ve olivinden ((Mg,Fe)SiO4) gözenekli seramik pellet ve preformlar geleneksel presleme ve sinterleme prosesleri ile FDM'nin ön tabakası için üretilmiştir. Farklı sinterleme sıcaklıklarının, farklı tane boyut oranlarının (olivin için) ve farklı metal toz ilave oranının (alumina için) peletlerin görece yoğunluklarına etkisi ölçülmüştür. Ikinci olarak, gözenekli preformlar yüksek dayançlı AA7075 (Al-Zn-Cu-Mg) ile metal infiltrasyon yöntemi kullanılarak infilte edilmiştir. Üçüncü olarak, eriyik karıştırma ve sıkıştırma döküm yöntemleri ile FDM'nin arka plakası için AA7075 (Al-Zn-Cu-Mg) matriks malzemesi olarak, ve olivin 5-7,5-10 ağ. % takviye malzemesi olarak kullanılarak metal matriksli kompozit malzemeler (MMK) üretilmiştir. Bazı MMK'lara mekanik özelliklere etkisini görmek için T6 ısıl işlemi yapılmıştır. Tüm numuneler mekanik, fiziksel ve mikroyapısal olarak karakterize edilmiştir. Peletlerin yoğunluk ölçümlerinde farklı sinterleme sıcaklıkları, farklı tane boyut oranları ve farklı metal ilaveleri ile görece %38 ile %87 yoğunluklar elde edilmiştir. MMK'lara uygulanan T6 ısıl işlemi hem eğme dayanımına hem de sertlik özelliklerini iyileştirmiştir. Maksimum sertlik değeri ısıl işlem görmüş ağ. %10 olivin içeren MMK'dan elde edilmiştir (183 HB). Maksimum eğme dayanımı ağ. %5 olivin içeren ısıl işlem görmüş MMK'dan elde edilmiştir (636 MPa). Metal infilte edilmiş preformlardan maksimum sertlik 1400 °C'de sinterlenmiş alümina preformdan 458 HB olarak ölçülmüş ve maksimum eğme dayanımı 1250 °C'de sinterlenmiş olivine preformdan 487 MPa olarak ölçülmüştür. Bu çalışma ile olivin ilk kez başarılı bir şekilde MMK ve preform infiltrasyon çalışmalarında kullanılmış olup, farklı yoğunluklarda gözenekli seramik preformlar değişken proses ve malzeme parametreleri ile FDM için başarılı bir şekilde üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
Functionally graded materials (FGMs) are advanced class of composite materials that have a gradual change in composition and structure over the entire material and many different properties can be obtained by altering the structure. Therefore, they have many different application areas. This study aims to develop functionally graded aluminum matrix composite materials for defense applications. Firstly, porous ceramic pellets and preforms, made of alumina (Al2O3) and olivine ((Mg,Fe)SiO4), were produced with conventional pressing and sintering processes for frontal layer of FGM. Effect of different sintering temperatures, different particle size fractions (for olivine) and different amount of metal powder addition (for alumina) on relative densities of pellets were measured. Secondly, porous ceramic preforms were infiltrated with high strength aluminum alloy AA7075 (Al-Zn-Cu-Mg) by using metal infiltration method. Thirdly, metal matrix composites (MMCs) were produced by melt stirring and squeeze casting methods for backing layer of FGMs using AA7075 (Al-Zn-Cu-Mg) as matrix material and olivine 5-7.5-10 wt. % as reinforcement material. Some of MMCs were T6 heat treated to observe the effect of heat treatment on mechanical properties. All samples were characterized mechanically, physically and microstructurally. Density measurements of pellets showed that from 38 % to 87 % relative densities were achieved with different sintering temperatures, particle fractions and metal alloy addition. T6 heat treatments increased both hardness and flexure strength properties of MMCs. Maximum hardness was measured from 10 wt.% olivine reinforced MMC as 183 HB and maximum flexure strength was measured as 636 MPa from 5 wt.% olivine reinforced MMC. In melt infiltrated preforms maximum hardness was measured as 458 HB from melt infiltrated alumina preforms sintered at 1400 °C and maximum flexure strength was measured as 487 MPa from melt infiltrated olivine preforms sintered at 1250 °C. Olivine as a reinforcement material in MMC and as a preform in melt infiltration process was used successfully with this thesis study for the first time in the literature. By changing process and material parameters preforms with different densities were produced for FGM layers.
Benzer Tezler
- Grafen takviyeli alüminyum ve bakır esaslı yenilikçi malzemelerin toz metalurjisi ile üretiminin geliştirilmesi
Development of graphene-reinforced aluminum and copper based innovative materials production by powder metallurgy
GÖKÇE BORAND
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ UZUNSOY
DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI KAYA
- Al 6061 T6 malzemenin çeşitli polimerlere karşı tribolojik davranışlarının araştırılması
Investigation of the tribological behavior of Al 6061 T6 material against various polymers
ERKMEN ÖZGÜZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ABDULLAH TAŞDEMİR
- Kesici takımların fonksiyonel derecelendirilmiş TİCN ve TİBCN ile kaplanmasının karakterizasyonu
Characterization of functionally graded TİCN and TİBCN coating of cutting tools
CEM ERTEK
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- Balistik etkisine karşı AA5083 / Al2O3 fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit malzemeden ve AA5083 köpükten oluşan zırh malzemesinin üretilmesi ve geliştirilmesi
Production and development of armor materials from AA5083 / Al2O3 functional graded composite material and AA5083 foam against ballistic effects
HANDE ARDIÇOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HANİFİ ÇİNİCİ
DR. HALİL KARAKOÇ
- Fonksiyonel kademelendirilmiş dairesel silindirde elastik dalga yayılımı
Elastic wave propagation in functionally graded cylinder
MEHMET DÖRDÜNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK